Плазменная резка металла с ЧПУ: строение и принцип работы, плюсы

Строение и принципы работы

Плазменный станок с ЧПУ представлен различными моделями, которые отличаются по типу устройства, схемой управления и методом подачи материала. Но у них обязательно наличие таких составляющих:

• плазмотрон с системой подачи газового вещества;
• поворотная поверхность рабочего стола для облегчения установки металлолистов;
• механизм передвижения резака и система магнитных креплений;
• датчик контроля для управления высотой горелки над поверхностью заготовки;
• профильная рельса и по обе стороны от нее две зубчатые рейки;
• системы ЧПУ.

Плазморез отличается простым принципом работы. Поступивший на резак поток воздуха с определенным давлением, соприкоснувшись с электродом, приобретает температуру, максимум, до 30 000˚ С. У ионизированного воздуха возрастает электропроводность.

Как итог, металл расплавляется от контакта с направленным потоком раскалившегося воздуха или газовой смеси (это и есть плазма), и отрезанная часть отбрасывается, благодаря давлению. Так проходят процессы плазменной резки металла с ЧПУ.  Обработав программу, заданную оператором агрегата, аппарат, используя плазму, режет листы металла самостоятельно, а участие людей в процессе – минимальное.

Сферы применения

Способ плазменного реза относится к универсальным. В строительной сфере и промышленности плазменная резка востребована в тех ситуациях, когда требуется разделение на фрагменты металлические тонкие листы, произвести рез стальных рулонов, сделать штрипсы из металла или подробить лом чугуна. Трубы также можно резать при помощи центратора трубореза, вне зависимости от их диаметра. Также в функциональных возможностях аппаратов есть зачистка швов, удаление кромок.

Основное применение – промышленные сферы:

• машиностроение:
• капитальное строительство;
• авиа и судостроение.

Художественная плазменная резка также распространена в строительстве. При помощи неё делают ограждения, беседки, элементы в дизайне интерьера.

Виды резки плазмой

Разновидность резки определяет принцип работы.

1. При выполнении ручной плазменной резки электрод и элементы сопла соединены, вне зависимости оттого отключен ли источник питания. При нажатии на контактный триггер начинает идти электрический ток (постоянный), запускающий газ на плазменный поток. Сопло и электрод смогут разомкнуться при условии, что есть оптимальное давление газа. Возникает искра, а высокие температуры преобразуют ее в плазму. Электроток перемещается на контур, который охватывает электрод и металл для резки. При отпускании триггера перестает подаваться ток и воздух.
2. Высокоточечная плазменная резка предусматривает, что сопловый элемент и электрод не контактируют между собой. Они изолированы друг от друга завихрителем. При подаче электрического тока происходит подготовительное вхождение в плазмотрон газа. Придаточная дуга на данный момент питает сопло и электрод. Появляется икра высокой частоты. Электроток начинает идти через плазму от электрода к соплу. Появившаяся струя кромсает металл, а контурный ток перемещается от электрода на обрабатываемую поверхность. Источник подаваемого тока выставляет оптимальную его силу, регулируя газовый поток.

Знания о функционировании станка, можно не только собрать аппарат, но и выполнять плазменную резку металла своими руками. Тем более, что найти подробные инструкции в интернете не представляет труда. Лучшим прибором для преобразования является обычный инвертор для сварки.

Эксплуатационные преимущества аппарата

Станок плазменной резки металла с ЧПУ владеет некоторыми преимуществами:

• рабочие операции по раскрою металлических листов сложной конфигурации выполняются с уникальной точностью;
• плазморез отличается низким потреблением электроэнергии, не нуждается в дополнительных устройствах и финансовых затратах. Производственные издержки снижаются, а рентабельность возрастает;

• аппарат имеет высокую производительность плазменной резки ЧПУ. Ни одно устройство, занимающееся раскроем металлов (кроме лазера) неспособно достичь аналогичной скорости, какая есть у плазмореза. Этим обусловлено его промышленное применение для выпуска массовой продукции;
• аппарат удобен в эксплуатации и прост в обслуживании;
• устройство способно разрезать плазмой листы всех металлов, низколегированных и углеродистых сталей, чугуна толщиной от 0,5 до 150 мм, обеспечивая чистоту среза. Дополнительная обработка торцов раскроенных заготовок не нужна;
• плазморезы, работающие без выделения газа и открытого огня, – безопасны;
• есть функция автоматического определения толщины листа металла.

Недостатков у данного оборудования практически нет. Но их не используют для раскроя листов высоколегированной стали с толщиной, превышающей 10 см, а также титана.

При грамотном регулярном обслуживании, можно гарантировать плазморезу большой срок службы. О специфике, периодичности его выполнения можно узнать из видео материалов.

Особенности процесса резки

Пользуясь плазморезами, надо учитывать их технические характеристики, химсостав применяемых смесей, параметры изделий, особенность их обработки.

Если у листов небольшая толщина (до 1см), достаточно будет иметь температуру маломощной плазменной дуги. Заготовки с большей толщиной можно кроить, добавочно стабилизировав дугу. Когда же толщина превышает 10 см, нужны плазменные установки, которые в состоянии сформировать дугу с более мощным воздействием.

Много значат виды источника. Для тонколистовой стали до 6 мм достаточно иметь небольшой ток. Чтобы обрабатывать листы, вдвое толще, понадобится источник с высоким уровнем тока. Когда же источник тока окажется более слабым, участки срезов будут иметь отложения шлака.

Ответственного подхода требует выбор составов, которыми обрабатывают заготовки, готовят их к раскрою. Обычно это смеси, содержащие аргон, азот и водород, в случае с медными сплавами, предпочтение отдают водороду. А вот при разрезании изделий из латуни, алюминия наиболее приемлемо сочетание таких элементов, как азот и водород.

Экономичными считают станки плазменной резки, технологический процесс на них по раскрою стали, алюминия или меди производится с применением воздуха.

Существуют модели плазморезов, которые способные разрезать несколько листов за один прогон. Когда же настрой на особое качественное резание, применяются плазмотроны на кислороде.

Что касается стола машины, под ним расположена система удаления частиц дыма, отходов металла. За резкой металлических листов осуществляется контроль со стороны ЧПУ блока. ПО (в корректном русском переводе) отслеживает процесс укладки их на стол в оптимальном режиме, производит расчет затрат времени, количества деталей, составляет отчеты.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Обработка металлов аппаратами или станками плазменной резки дает в работе целый ряд преимуществ.

1. По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью, и соответственно, производительностью, и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
2. Плазменная резка выгодна с экономической точки зрения при толщине металла до 60 мм. Для резки материалов с толщиной более 60 мм рекомендуется использовать кислородную резку.
3. Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
4. Также, плазменно-дуговая обработка характеризуется универсальностью применения, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.

Из недостатков можно отметить скромную толщину среза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазморезов и соблюдение жестких требований к отклонениям от перпендикулярности среза.

А что в обзоре плазморезов

На предприятиях различных отраслей используют:

• стационарные модели, среди них есть машины портального; шарнирного; консольного типа для резки металла при помощи плазмы;
• мобильные или переносные такого же предназначения (вертикальная плазменная резка), оборудованные системами ЧПУ.

Сегодня несложно сделать выбор плазменного станка, – есть много производителей, специализирующихся на изготовлении устройств подобного рода. Ассортимент представлен отечественными и зарубежными моделями. Назовем и кратко охарактеризуем хотя бы некоторые из них:

• Установка PlasmaCut от российской компании Юнимаш ориентирована на то, чтобы ее применяли на предприятиях среднего и малого бизнеса. Источник плазмы Hypertherm – из числа наиболее технологичных, в наличии механизм FOCUT, осуществляющий контроль за высотой резака, мощные ШД. Управлять ним можно дистанционно, посредством USB и Ethernet, со стойки, на которой смонтирован пульт управления.

• Станок IGNIS для плазменной резки с ЧПУ (Россия) представляет несколько модификаций – IGNIS 2500, 3000 и 6000 с разными габаритами, мощностью плазмообразующего источника и грузоподъемностью. Все они рассчитаны на применение при толщине металла 28 мм, имеют стабильный спрос и применимы в техническом оснащении небольших по масштабу работы мастерских, предприятий.

• Powermax считается машиной уникальных свойств, способной выполнять плазменный раскрой изделий, различных по виду и форме.

• PlasmaBox – отличный станок из серии многокоординатных, имеет четыре ШД, работающих с разными мощностями.

• РВ 6000, РМ 3000, PS 2500 – агрегаты, выполняющие нарезку заготовок с разной длиной и толщиной.

Все эти высокопроизводительные станки пользуются системой ЧПУ фирмы AMN.  В некоторых моделях для применения в промышленности, плазмотрон охлаждается принудительно под воздействием жидкости, у остальных охлаждение – естественное воздушное.

Следует также сказать, что слабое место станков с программным управлением – уязвимость для воздействия электромагнитного излучения. Это делает устройства с ЧПУ требовательными к способу поджига электрической дуги. Наиболее безопасный вариант – пневмоподжиг, иногда обозначаемый в названиях моделей аппаратов как PN. Главная особенность пневмоподжига – подвижный электрод, который в нужный момент придвигается к соплу. За счет уменьшения расстояния для возбуждения дуги не требуются высокочастотные импульсы и помехи на электронику минимизируются. Сегодня на рынке представлено не так много аппаратов с пневмоподжигом, например, он реализован в плазморезе Triton CUT 100 PN CNC.

Как работает аппарат водно-плазменной резки в отличие от воздушной

Устройство отличается тем, что среда, в которой образуется плазма, – это жидкость. Она является охладителем, а пар – плазмообразователем. Это выгодно, так как одна субстанция заменяет два газовых потока. К достоинствам можно отнести невысокую стоимость и компактность, но есть существенный недостаток – обрабатывать можно только тонкие листы, не более 80 мм. Конструкция значительно облегчается, так как не нужен компрессор или баллон для газа. А резервуар для пара нужен более компактный, ведь он имеет вязкую структуру.

Можно ли самостоятельно сделать плазморежущий станок?

ЧПУ-станок для плазменной резки металла дает возможность сделать множество полезных предметов для дома.

Сам по себе прибор не представляет особенной сложности, но не имея знаний, опыта, не получится сделать аппарат плазменной резки металла. Главная сложность – плазмотрон, а вот остальные элементы, а также числовое программное управление вполне доступно.

Только станки ЧПУ, выполняющие плазменную резку, дают гарантию качества и оперативность выполнения процесса.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

Плазменная дуга и струя. Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Электрод и сопло плазменного резака

Повышение эффективности плазменной резки в большой степени зависит от конструкции плазменного резака. Чем плотнее плазменная дуга обжимается, тем выше скорость резки и качество кромки реза.

Важнейшими деталями плазменного резака являются плазменное сопло и электрод. Как плазменное сопло, так и электрод являются быстроизнашивающимися деталями. Неправильный подбор, либо неверное использование сопла или электрода могут значительно сократить срок их службы и повредить резак.

Срок службы электрода в значительной степени определяется силой тока резки, количеством зажиганий, а также типом используемого плазменного газа. Кроме того, управление газом и мощностью вначале и в конце резки, а также рассеяние тепла от электрода также играет ключевую роль. Обычно используются электроды стержневой формы из вольфрама, а также имеющие форму пальца из циркония или гафния, которые можно сделать заострёнными или плоскими. Ввиду того, что они подвержены эрозии, электроды из вольфрама могут применяться только с инертными плазменными газами и их смесями, а также с газами с низкой реакционной способностью и восстановительными плазменными газами. При использовании чистого кислорода, либо плазменных газов, в состав которых входит кислород, электроды будут служить значительно дольше, если они будут изготовлены из циркония или гафния. Эти материалы естественным образом формируют защитный слой, плавящийся при более высокой температуре (табл. 1), и, к тому же, они заключены в основную оболочку, обладающую очень большой теплопроводностью, которая интенсивно охлаждается. Если в плазменной резке используется кислород, увеличения срока службы электрода можно добиться, подавая два газа: процесс зажигания проводится с использованием газа с низкой окислительной способностью, а сам процесс резки с использованием кислорода.

Ключевые факторы, влияющие на срок службы сопла:

• диаметр на выходе сопла
• масса и теплопроводность материала сопла
• выход (произведение силы тока резания на напряжение резания)
• время действия плазменной дуги
• количество зажиганий
• последовательность прожигания отверстий
• и интенсивность охлаждения.

Водяное охлаждение является более интенсивным. Воздушное охлаждение требует большего количества газа.
 

Таблица 1: Типовые величины для расходных деталей, применяемых с плазменными резаками

Материал	Усл.  обозн-ие	Температура  плавл. [°C]	Используемый  газ	Теплопроводность при 20°С [Вт/м·К]
Вольфрам	W	≈ 3400	Ar	≈ 174
Оксид вольфрама	WO3	≈ 1473	Ar/H2
Цирконий	Zr	≈ 1852	O2	≈ 22
Оксид циркония	ZrO2	≈ 2700	Воздух	≈ 2,5
Нитрид циркония	ZrN	≈ 2982
Гафний	Hf	≈ 2227
Оксид гафния	HfO2	1700	O2
Нитрид гафния	HfN	3305	Воздух	≈ 29
Медь	Cu	1083
Оксид меди	Cu2O	1235	Все	≈ 400
Серебро	Ag	961	Все	≈ 429

(Источник: информационный листок DVS 2107)

2.3.3 Изделие

При плазменной резке с помощью плазменной дуги прямого действия разрезаемый материал должен обладать электрической проводимостью, так как изделие является частью электрической цепи. Заземление подсоединённого изделия должно проектироваться таким образом, чтобы обеспечивалось непрерывное прохождение тока.

2.3.4 Подаваемый газ

Системы плазменной резки работают с инертными, восстановительными газами или с газами с низкой реакционной способностью, а также с химически активными газами и их смесями. Подробное описание систем подачи газа и информация по выбору газов, а также рекомендации по качеству применяемого газа приведены в главе 4.

2.3.5 Системы циркуляции охладителя

Поскольку плазменная резка сопряжена с большими тепловыми нагрузками, необходимо эффективное охлаждение. Различают интегрированные и внешние контуры циркуляции водяного охлаждения и газового охлаждения. Резаки, работающие с током около 100 ампер и более, обычно охлаждаются водой.

2.3.6 Система воспроизведения

Требования, относящиеся к точности воспроизведения, а также эксплуатационные характеристики систем воспроизведения устанавливаются стандартом ISO 8206.

Свойства технологии

Промышленные и бытовые приборы объединяют общие принципы работы плазменной резки:

• создание электродуги;
• образование ионизированного газа;
• создание высокоскоростного потока плазмы;
• воздействие этой активной средой на обрабатываемый материал.

Для плазменно-дуговой резки характерны:

• Температура потока. Величины находятся в диапазоне 5000–30000°C. Определяется видом обрабатываемого материала: нижние значения используют для цветных металлов, верхние — для тугоплавких сталей.
• Скорость потока. Значения в пределах 500–1500 м/с. Настраивается под определённый вид обработки:
  • толщина заготовки;
  • вид материала;
  • тип распила (прямой или криволинейный);
  • длительность работы плазматрона.
• Газ, применяемый для плазменной резки. При обработке чёрных металлов (сталей) используют активную группу, — кислород (O2) и воздух. Для цветных металлов и сплавов, — неактивную: азот (N2), аргон (Ar), водород (H2), водяной пар. Объясняется тем, что цветные металлы окисляются кислородом (начинают гореть), поэтому применяется среда защитных газов. Кроме этого, комбинируя состав газовой смеси, можно повысить качество обработки.
• Ширина разреза. Здесь наблюдается прямая последовательность: с ростом показателей, увеличивается ширина реза. На её величину влияет:
  • толщина метала и его вид;
  • диаметр сопла;
  • сила тока;
  • расход газа;
  • скорость реза.
• Производительность. Определяется скоростью обработки. Например, для бытовых агрегатов и по ГОСТ, величина не превышает 6,5–7 м/мин (~0,11 м/сек). Зависит от толщины, вида металла, скорости газовой струи. Естественно, что с увеличением размеров, скорость обработки падает.

Качество обработки

Качество реза — важный фактор при обработке металла, особенно, если это плазменная резка труб. Определяется режимом работы, мастерством исполнителя. Плазменно-дуговая резка регламентируется ГОСТ 14792-80. Международный стандарт качества — ISO 9013-2002.

Документами определяются основные критерии:

1. Допуск на перпендикулярность или угловатость. Показывает отклонения от перпендикуляра и плоскости реза к поверхности обрабатываемого изделия.
2. Оплавление верхнего края. Трещины в точках обработки не допускаются. Верхний край может быть острым, оплавленным, оплавленно-нависающим.
3. Шероховатость. По ГОСТ делится на три класса, 1, 2 и 3.

Оборудование своими руками

Намного безопаснее купить устройство, тем более что сейчас оно продается по доступной цене. Но умельцам предлагаем посмотреть видео по самостоятельному изготовлению:

Плазморезка ЧПУ: принцип работы в домашних условиях

Еще труднее изготовить аппарат с компьютерным управлением. Обработка происходит намного быстрее, качество детали выше. Мастер из этого ролика справился с самостоятельным изготовлением:

Плазморезы с ЧПУ

Среди оборудования для реза плазмой автоматизированные станки, работающие на программном обеспечении – востребованная технология во многих промышленных сферах. С их помощью изготавливаются элементы металлоконструкций для строительства, узлы и механизмы для машиностроения, комплектующие для сельскохозяйственной техники, дверные группы, стеллажи.

Как работает плазморез на программном обеспечении?

Модельный ряд плазменных ЧПУ-станков может отличаться типом, схемой, подачей, обрабатываемого материала. Но все они имеют общие элементы.

• Система, подающая газ в плазмотрон;
• Раскроечный стол укомплектован поворачиваемой поверхностью.
• Система креплений на магнитах и устройство, передвигающее режущий инструмент.
• Контролирующий датчик высоты горелки над заготовкой.
• Рельса из профиля с зубчатыми рейками.
• Система числового программного управления.

Принцип функционирования оборудования прост, состоит в следующем алгоритме:

Воздушный поток поступает на резак с давлением. Он соприкасается с электродом получает температуру до 30000. Ионизированный воздух становится электропроводным. Металлопрокат плавится от контакта, а отрезанный под давлением кусок отбрасывается.

Для работы станка составляется программа, вводятся параметры. Станок без оператора или с его минимальным участием выполняет необходимые действия.

Рез плазмой на чпу-станках имеет ряд эксплуатационных преимуществ:

• все операции по резу металлических листов при условии сложности конфигурации проводятся точно по заданным параметрам и имеют абсолютную точность;
• низкое потребление электричества;
• работа станка не требует производственных издержек, что позволяет повысить рентабельность производства;
• высокая производительность;
• ЧПУ-станки могут выполнять работы по раскрою листов разного металлопроката, сталей низколегированных и углеродистых, чугуна 0,5 – 150 мм делая срез качественным и чистым при отсутствии дополнительных операций по зачистке торцов;
• безопасность работы станка – отсутствие выхода газа, огня;
• опция по определению толщины обрабатываемого металлического листа;
• простота в эксплуатации и обслуживании.

Минусов у плазмозеров с ЧПУ нет. Единственный недостаток – не возможность проводить раскрой высоколегированных металлических листов, толщина которых больше 100 мм и титана.

Особенности резки плазмой на станках с ЧПУ

Применяя станки-чпу, необходимо учитывать технические характеристики оборудования, химический состав смесей, размеры изделий, нюансы обработки.

При маленькой толщине металлопроката (до 10мм) хватит температуры, которую имеет маломощная дуга плазмы. При большей толщине заготовки, производят раскрой, дополнительно выполнив стабилизацию дуги. Если толщина материала превышает 10 сантиметров нужно оборудование, которое будет формировать дугу с высоким воздействием.

Также имеет значение вид источника. Тонколистовая сталь (6мм) обрабатывается малым током. При обработке листов, толщина которых более 1,2 см, применяются источники с высоким током. При слабом же источнике, срез будет зашлакованным.

Не менее важен выбор химсостава для обработки заготовок. Это смеси, в которых есть аргон, водород и азот. Так для медных сплавов чаще используется водород, для латуни и алюминия применяют азот с водородом.

Также нужно учитывать, что для получения качественного реза необходимо применять кислород.

Стол станка должен быть оборудован системой дымоудаления и металлических отходов.

Рез контролирует ЧПУ-блок, а программное обеспечение следит за укладываемыми металлическими листами на рабочий стол, выдавая оптимальный режим. Также программное обеспечение делает расчет времени, количества элементов, выполняет отчет.

Востребованы следующие типы плазморезов:

• со стационарным размещением. Это аппараты консольного, шарнирного, портального типа, режущие металл плазмой;
• переносные (мобильные) модели, выполняющие такую же функцию – рез металла плазмой, которые оснащены системой числового программного управления.

Замолвим слово и о труборезах

Очень популярны и труборезные станки, которые можно отнести к группе портальных.  Например, для резки труб применяют Автом-3 с плазменным резаком. Его скорость в несколько раз превышает аналогичный показатель газового резака. Наиболее востребованы станки плазменной резки, рассчитанные на раскрой стальных труб, с толщиной стенок 38-40 мм. Они способны резать трубу достаточно быстро, и ее отрезки будут с ровными краями.

Если нужно разрезать трубы диаметром от 100 до 315 мм из нержавейки или малоуглеродных сортов стали (при толщине до 2 мм), которые будут применяться в монтаже систем промвентиляции, наиболее эффективен труборез ТВ-30. Он способен работать в режиме ручного управления или автоматического, имея систему ЧПУ. Плазменным оборудованием этого типа можно пользоваться от сети с напряжением 380 В, с давлением подаваемого сжатого воздуха выше 0.6 МПа.

Достижения высокой точности послужит труборез с ЧПУ Vanad Miron. Технологические операции по резке труб выполняются автоматически, обязательно наличие температуры +5 – + 40˚С и вытяжной вентиляции.

Труборезный станок способен выполнять некоторые подготовительные действия при подготовке поверхности: зачищать сварочные швы, снимать фаску и разделывать кромки. У него есть возможность резать, помимо круглых, трубы квадратного или прямоугольного сечения.

Труборезную установку переносного типа использую при выполнении работы в труднодоступном месте в случае малосерийных заказов. Например, у плазменных станков Титан ПИПР 15-5 есть однофазный инвертор, выполняющий воздушно-плазменную резку, здесь применяется контактный способ дугового зажигания.

Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Плазмообразующая среда – это, пожалуй, ключевой параметр процесса, который определяет его технологический потенциал. От состава данной среды зависит возможность:

• настройки показателя теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в нем (за счет изменения отношения сечения сопла к току);
• варьирования объема тепловой энергии в широких пределах;
• регулирования показателя поверхностного напряжения, химсостава и вязкости материала, который подвергается резке;
• контроля глубины насыщенного газом слоя, а также характера химических и физических процессов в зоне обработки;
• защиты от появления подплывов на металлических и алюминиевых листах (на их нижних краях);
• формирования оптимальных условий для выноса из полости реза расплавленного металла.

Кроме того, многие технические параметры оборудования, используемого для плазменной резки, также зависят от состава описываемой нами среды, в частности следующие:

• конструкция охлаждающего механизма для сопел устройства;
• вариант крепления в плазмотроне катода, его материал и уровень интенсивности подачи на него охлаждающей жидкости;
• схема управления агрегатом (его циклограмма определяются именно расходом и составом газа, используемого для формирования плазмы);
• динамические и статические (внешние) характеристики источника питания, а также показатель его мощности.

Мало знать, как работает плазменная резка, кроме этого следует правильно подбирать комбинацию газов для создания плазмообразующей среды, принимая во внимание цену применяемых материалов и непосредственно себестоимость операции резки.

Как правило, для полуавтоматической и ручной обработки коррозионностойких сплавов, а также машинной и экономичной ручной обработки меди и алюминия используют среду, образованную азотом. А вот уже низколегированная углеродистая сталь лучше режется в кислородной смеси, которую категорически нельзя применять для обработки изделий из алюминия, стойкой против коррозии стали и меди.

Плазменная резка какого металла возможна

нарезанные плазмой заготовки

Плазменный резак может использоваться как для цветных металлов, так и для черных и их сплавов. В первом случае в качестве основы для плазмы используются неактивные газы, а во втором – активные. Толщина материалов, которые способен обработать плазменный резак, может достигать 220 миллиметров. С помощью плазмы можно резать и тонкие металлы.

Однако обратите внимание, что даже самые дорогостоящие плазморезы не могут гарантировать отсутствие скоса, конусность резки все равно будет составлять 2-4 градуса.

Аппарат плазменной резки может производить как раскраивание металлического листа по прямой линии, так и фигурную резку, в том числе сверление отверстий. Минимальный диаметр отверстий при этом не может быть меньше 1,5 – 2 толщин металлической заготовки.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

• Сжатый воздух;
• Кислород;
• Азотно-кислородная смесь;
• Азот;
• Аргоно-водородная смесь.

Важно! Для некоторых марок металла недопустимо применение определенных плазмообразующих смесей (к примеру, для резки титана нельзя использовать смеси, содержащие в составе азот или водород).

Все газы, используемые при выполнении плазменной обработки, условно делятся на защитные и плазмообразующие.

В целях бытового назначения (толщина до 50 мм, сила тока дуги – менее 200 А) применяется сжатый воздух, который может использоваться как защитный, так и плазмообразующий газ, а в более сложных условиях промышленного назначения применяются другие газовые смеси, которые содержат кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Плюсы и минусы плазменной резки

Чтобы определиться с достоинствами и недостатками плазмореза, нужно сравнить его работу с ближайшими конкурентами: лазерным, гидроабразивным и кислородно-газовым резаками. В результате сравнения можно отметить такие положительные параметры:

• способность резки листов до 50 мм толщиной;
• возможность обработки любых видов металлов: от чёрных до цветных;
• высокую точность реза;
• скорость работы до 7 м/мин.;
• мобильность приборов с ручным управлением;
• минимальное количество шлака и оплава.

Но вместе с тем, присутствуют и сложности, о которых следует знать:

• сами аппараты и расходники к ним стоят довольно дорого;
• конусность реза минимальна.

Контактный и бесконтактный плазморез: для чего нужен и как он работает

Эти два способа точное повторение двух типов – с образованием струи (в обход заготовки, когда она имеет низкую электропроводность) и с наличием дуги между электроном и металлов, тогда столб образует контакт.

Трансформаторные и инверторные аппараты

При наличии трансформатора вы получите следующие характеристики:

• 100% продолжительность включения. То есть непрерывная работа без потребности делать перерывы.
• Высокое энергопотребление.
• Большая цена.
• Увеличенная ширина разрезаемых заготовок.

Они применяются на производствах. В быту используют инверторы. Они экономичны, с малыми габаритами и массой, поэтому могут иметь ручку для переноса.

Какое оборудование применяют?

Обычно используют два типа оборудования:

1. Трансформаторные. Могут разрезать металл толщиной до 40 мм.
2. Инверторные. КПД выше чем у трансформаторных аппаратов, однако, нельзя разрезать заготовку, толщина которой больше 30 мм.

Принцип работы у этих механизмов одинаковый. Состоят они из компрессора, источника питания и плазмотрона.

При выборе инструмента нужно изучить маркировку аппарата. Некоторые устройства предназначены только для разрезания. Другое оборудование позволяет выполнять дуговую сварку. В продаже есть универсальные аппараты, но по качеству они уступают специализированным аппаратам.

Может изменяться расположение компрессора. В некоторых моделях этот элемент встроен. У таких моделей низкая мощность. Модель со встроенным компрессором используется в гаражах, небольших мастерских. Для промышленного производства нужно применять аппараты с внешним компрессором.